一种抗菌骨水泥及其制备方法与流程

1.本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其是一种抗菌骨水泥及其制备方法。


背景技术：

2.目前临床应用最为广泛的骨水泥是丙烯酸树脂类骨水泥(pmma)。其具有力学强度高、固化速度快等优点，但其也存在显著缺陷：弹性模量是椎体松质骨的4～40倍，过高的弹性模量导致成形椎体的硬度过度增加，产生应力集中，进而引发邻近椎体再次压缩骨折；缺乏生物活性，不能降解吸收，长期以异物形式存在于椎体内等。为克服pmma的缺陷，既往研究了替代材料包括磷酸钙骨水泥、硫酸钙骨水泥以及两者复合型骨水泥，但其力学强度及降解速度均不甚理想。
3.银作为一种最常见抗菌剂已经得到广泛研究，如银羟基磷灰石涂层[dinunzio s,vitale brovarone c,sp riano s,et al.silver containing bioactive glasses p repared by molten saltion
‑
exchange.j eur ceram soc,2004,24:2935
‑
2942.]、纳米银[杨胜科等.光化学制备纳米银溶胶及其灭菌性能表征.j功能材料.2004.35：2383
‑
2385]等，其对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有良好的抗性。有研究表明，银离子能够穿透细菌的细胞壁，并能导致细菌dna结构变性，阻碍细菌dna复制，从而导致细菌死亡。但在骨水泥制备过程中直接使用银盐还原银增强骨水泥抗菌性的研究还未见报道。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种抗菌骨水泥及其制备方法，克服前述现有技术的不足，将银与硫酸钡复合，再加入到pmma中，银元素分散均匀，具有抗菌性好、强度高的特点，同时还具有良好的生物相容性和骨再生性。
[0005]
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0006]
一种抗菌骨水泥，主要由粉体和液体按照添加比(1
‑
3)g：1ml的比例混合而成，其中：所述粉体主要由如下质量百分比的原料组成：聚丙烯酸酯55
‑
89％、银与硫酸钡复合粉体10
‑
40％、过氧化苯甲酰1
‑
5％；所述液体主要由如下质量百分比的原料组成：n，n
‑
二甲基对甲苯胺0.5
‑
5％、对苯二酚0.05
‑
2％、甲基丙烯酸甲酯93
‑
99.45％。
[0007]
优选的，所述银与硫酸钡复合粉体中，银占银与硫酸钡复合粉体总质量的0.3
‑
5％。
[0008]
优选的，所述银与硫酸钡复合粉体的粒径为0.5
‑
45μm。
[0009]
一种抗菌骨水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0010]
s1、配制质量百分比为1
‑
20％的硝酸银溶液；
[0011]
s2、将硫酸钡粉体加入到硝酸银溶液中，混合10
‑
60min，其中硫酸钡与硝酸银溶液的质量比为2
‑
4：1；
[0012]
s3、混合后在烘箱中干燥5
‑
24h，干燥后球磨得到0.5
‑
45μm的硝酸银与硫酸钡复合粉体；
[0013]
s4、将硝酸银与硫酸钡复合粉体转移到烧结炉中烧结2
‑
8h，然后逐步冷却到室温，研磨得到0.5
‑
45μm的银与硫酸钡复合粉体。
[0014]
s5、按照规定质量百分比将制得的银与硫酸钡复合粉体按照配比与聚丙烯酸酯、过氧化苯甲酰混合均匀，得到骨水泥粉体；按照规定质量百分比将n，n
‑
二甲基对甲苯胺、对苯二酚、甲基丙烯酸甲酯混合均匀，得到骨水泥液体；
[0015]
s6、按照粉体与液体(1
‑
3)g：1ml的比例，将骨水泥液体加入到骨水泥粉体中，搅拌均匀，固化，即得抗菌骨水泥。
[0016]
优选的，所述步骤s3中烘箱的温度为60
‑
120℃。
[0017]
优选的，所述步骤s4中烧结炉的温度保持在450
‑
700℃。
[0018]
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种抗菌骨水泥及其制备方法具有以下优点：本发明以ag/baso4作为显影剂与抗菌剂，解决了银粉在pmma中的均匀混合的问题，并赋予骨水泥一定的抗菌性，增强骨水泥的生物活性、抗菌性和强度。
附图说明
[0019]
图1实施例1制得的抗菌骨水泥对革兰氏阴性菌大肠杆菌的抑菌环图。
具体实施方式
[0020]
实施例1
[0021]
一种抗菌骨水泥，主要由如下质量百分比的原料组成：粉体为聚丙烯酸酯55％、银与硫酸钡复合粉体40％、过氧化苯甲酰5％；液体为n，n
‑
二甲基对甲苯胺0.5％、对苯二酚0.05％，甲基丙烯酸甲酯99.45％；银与硫酸钡复合粉体中，ag占银与硫酸钡复合粉体的质量百分含量为0.5％。
[0022]
本实施例的抗菌骨水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0023]
s1、配制质量百分比为1.57％的硝酸银溶液；
[0024]
s2、将硫酸钡粉体加入到硝酸银溶液中，混合60min，其中硫酸钡与硝酸银溶液的质量比为2：1；
[0025]
s3、在120℃的烘箱中干燥5h，干燥后球磨得到0.5～45μm的硝酸银/硫酸钡复合粉体；
[0026]
s4、将硝酸银/硫酸钡复合粉体转移到烧结炉中，在450℃的条件下保持8h，逐步冷却到室温，研磨得到0.5
‑
45μm的银/硫酸钡复合粉体。
[0027]
s5、将制得的银/硫酸钡复合粉体按照配比与pmma、过氧化苯甲酰混合均匀，得到骨水泥粉体；按照规定质量百分比将n，n
‑
二甲基对甲苯胺、对苯二酚、甲基丙烯酸甲酯混合均匀，得到骨水泥液体；
[0028]
s6、按照粉体与液体3g：1ml的比例，将骨水泥液体加入到骨水泥粉体中，搅拌均匀，固化，即得抗菌骨水泥。
[0029]
将骨水泥制成圆片状φ12mm
×
2mm，对其进行抗菌实验，如附图1所示，抑菌环清晰可辨，说明该抗菌骨水泥对大肠杆菌具有良好的抗菌性。
[0030]
实施例2
[0031]
一种抗菌骨水泥，主要由如下质量百分比的原料组成：粉体为聚丙烯酸酯89％、银
与硫酸钡复合粉体10％、过氧化苯甲酰1％；液体为n，n
‑
二甲基对甲苯胺5％、对苯二酚2％、甲基丙烯酸甲酯93％；银与硫酸钡复合粉体中，ag占银与硫酸钡复合粉体的质量百分含量为5％。
[0032]
本实施例中的抗菌骨水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0033]
s1、配制质量百分比为20％的硝酸银溶液；
[0034]
s2、将硫酸钡粉体加入到硝酸银溶液中，混合30min，其中硫酸钡与硝酸银溶液的质量比为2.54：1；
[0035]
s3、在60℃的烘箱中干燥24h，干燥后球磨得到0.5
‑
45μm的硝酸银/硫酸钡复合粉体；
[0036]
s4、将硝酸银/硫酸钡复合粉体转移到烧结炉中，在700℃的条件下保持2h，逐步冷却到室温，研磨得到0.5
‑
45μm的银与硫酸钡复合粉体。
[0037]
s5、将制得的银与硫酸钡复合粉体按照配比与pmma、过氧化苯甲酰混合均匀，得到骨水泥粉体；按照规定质量百分比将n，n
‑
二甲基对甲苯胺、对苯二酚、甲基丙烯酸甲酯混合均匀，得到骨水泥液体；
[0038]
s6、按照粉体与液体1g：1ml的比例，将骨水泥液体加入到骨水泥粉体中，搅拌均匀，固化，即得抗菌骨水泥。
[0039]
实施例3
[0040]
一种抗菌骨水泥，主要由如下质量百分比的原料组成：粉体为聚丙烯酸酯68％、银与硫酸钡复合粉体30％、过氧化苯甲酰2％；液体为n，n
‑
二甲基对甲苯胺2％、对苯二酚0.1％、甲基丙烯酸甲酯97.9％。银与硫酸钡复合粉体中，ag占银与硫酸钡复合粉体的质量百分含量为1％。
[0041]
本实施例的抗菌骨水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0042]
s1、配制质量百分比为4.78％的硝酸银溶液；
[0043]
s2、将硫酸钡粉体加入到硝酸银溶液中，混合30min，其中硫酸钡与硝酸银溶液的质量比为3：1；
[0044]
s3、在100℃的烘箱中干燥24h，干燥后球磨得到0.5
‑
45μm的硝酸银/硫酸钡复合粉体；
[0045]
s4、将硝酸银/硫酸钡复合粉体转移到烧结炉中，在600℃的条件下保持4h，逐步冷却到室温，研磨得到0.5
‑
45μm的银与硫酸钡复合粉体。
[0046]
s5、将制得的银与硫酸钡复合粉体按照配比与pmma、过氧化苯甲酰混合均匀，得到骨水泥粉体；按照规定质量百分比将n，n
‑
二甲基对甲苯胺、对苯二酚、甲基丙烯酸甲酯混合均匀，得到骨水泥液体；
[0047]
s6、按照粉体与液体2g：1ml的比例，将骨水泥液体加入到骨水泥粉体中，搅拌均匀，固化，即得抗菌骨水泥。
[0048]
实施例4
[0049]
一种抗菌骨水泥，主要由如下质量百分比的原料组成：粉体为聚丙烯酸酯73％、银与硫酸钡复合粉体25％、过氧化苯甲酰2％；液体为n，n
‑
二甲基对甲苯胺1.5％、对苯二酚1％、甲基丙烯酸甲酯97.5％。银与硫酸钡复合粉体中，ag占银与硫酸钡复合粉体的质量百分含量为0.3％。
[0050]
本实施例的抗菌骨水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0051]
s1、配制质量百分比为1％的硝酸银溶液；
[0052]
s2、将硫酸钡粉体加入到硝酸银溶液中，混合10
‑
60min，其中硫酸钡与硝酸银溶液的质量比为2：1；
[0053]
s3、在120℃的烘箱中干燥5h，干燥后球磨得到0.5
‑
45μm的硝酸银/硫酸钡复合粉体；
[0054]
s4、将硝酸银/硫酸钡复合粉体转移到烧结炉中，在700℃的条件下保持2h，逐步冷却到室温，研磨得到0.5
‑
45μm的银与硫酸钡复合粉体。
[0055]
s5、将制得的银与硫酸钡复合粉体按照配比与pmma、过氧化苯甲酰混合均匀，得到骨水泥粉体；按照规定质量百分比将n，n
‑
二甲基对甲苯胺、对苯二酚、甲基丙烯酸甲酯混合均匀，得到骨水泥液体；
[0056]
s6、按照粉体与液体2g：1ml的比例，将骨水泥液体加入到骨水泥粉体中，搅拌均匀，固化，即得抗菌骨水泥。
[0057]
试验例1
[0058]
将实施例1
‑
4制得的抗菌骨水泥填充到制样模具中，固化后得到直径为6.0mm长度为12mm的试样，将试样分别在万能力学测试机上进行抗压强度测试，并测量平均压缩模量，测试结果如表1所示：
[0059]
表1
[0060]
测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4平均抗压强度(mpa)83.52103.1594.2895.87平均压缩模量(mpa)2453.152600.303025.482607.36
[0061]
由表1可以看出，本发明实施例1
‑
4制得的骨水泥具备优异的抗压性能。
[0062]
采用mtt法来测试实施例1
‑
4使得的骨水泥的细胞毒性，测试结果如表2所示：
[0063]
表2
[0064]
测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4细胞相对增值率(％)96888495级别ⅰ级ⅰ级ⅰ级ⅰ级
[0065]
由表2可以看出，本发明实施例1
‑
4制得的骨水泥的细胞相对增值率均为ⅰ级，符合体外细胞毒性的要求。
[0066]
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。